[发明专利]一种基于热加工图的锻模速度曲线迭代优化方法

说明书

本发明公开了一种基于热加工图的锻模速度曲线迭代优化方法，具体步骤为：在有限元软件中导入分析模型并设置边界条件；调用集成了锻模速度曲线优化功能的有限元程序进行有限元模拟；获得优化的锻模速度曲线。其中，锻模速度曲线优化功能的实现流程为：首先设置锻件初始温度T₀、初始应变ε₀，开始进入迭代循环；在时刻t，将压机允许的速度范围等分或取对数等分为2‑10份，计算耗散系数和失稳系数，计算锻件平均耗散系数；选择平均耗散系数在35‑45%且无失稳点的下压速度V_t作为最佳速度；最后存储V_t并将V_t作为下一时间步的下压速度进行模拟计算；如此循环至锻模走完全部行程，输出锻模速度曲线。本发明能更好地提高材料的成形性能，改善锻件的微观组织。

技术领域

本发明涉及金属热锻领域,具体涉及一种基于热加工图的锻模速度曲线迭代优化方法。

背景技术

热加工图反映了金属在不同变形温度、应变速率、应变下，能量耗散系数和失稳系数的分布和演化规律，一般可根据微观组织演化规律和变形机制的不同，将热加工图分为动态再结晶区、不完全动态再结晶区、变形失稳区等，从而在制定锻造工艺参数时，由热加工参数所落在的区域，判断热锻工艺参数是否合理。在热锻中，通过选择合理的锻模速度曲线，能控制锻件变形过程中的应变速率，从而改变热加工参数所落在的区域，起到优化锻件微观组织的作用。

目前，已有专利提出将热加工图应用于热变形中的工艺参数优化。

中国发明专利（申请号：201510897211.4）中公开了一种镍基高温合金热挤压工艺参数的确定方法，通过热压缩实验和有限元模拟确定了粉末镍基高温合金的热挤压工艺。

中国发明专利（申请号：201511025177.8）中公开了一种高温合金GH984G18热加工工艺的制定方法，可避免热加工后产生粗晶、混晶和裂纹等缺陷。

中国发明专利（申请号：201710190026.0）中公开了一种基于热加工图的筒形件热强旋形/性一体化控制方法，并优化了筒形件热强旋成形中的成形温度及应变速率。

中国发明专利（申请号：201711265241.9）中公开了一种通过热加工图优化铝合金热加工工艺的方法，从改善铝合金在热加工中的加工性能。

中国发明专利（申请号：201810360313.6）中公开了一种C-Mn-Al高强度钢热变形组织演变机制及热加工性能的确定方法，从而指导高强度钢热加工工艺制定。

中国发明专利（申请号：201810407510.9）中公开了一种基于失稳分析的300M钢锻造工艺参数优化方法，在热加工图中引入晶粒尺寸，确定了300M钢锻造的最优工艺参数。

上述这些方法都有一个共同点，就是把变形速度或应变速率作为一个定值来优化，将最佳的变形速度输入锻压机进行锻造。然而，在金属的热锻中，锻件不同部位的速度或应变速率都不是一个定值，而是与时间或位移有关系、时刻变化的曲线。而且，越来越多的变形过程是在具有设置复杂速度曲线功能的锻压设备上开展，恒定的锻压速度不利于将锻件的成形性能充分发挥出来。根据中国发明专利（申请号：200610134755.6）中公开的一种自动绘制材料热加工图的方法，热加工图和最佳热加工参数会随着时间或位移的增加发生明显变化。

因此，通过设置优化的锻模速度曲线，能进一步提高锻件的成形性能。在金属热锻中，必须考虑到应变速率时刻变化的这一特点，根据热金属的热加工图制定最佳的锻模速度曲线，提高材料的热加工性能、获得最佳的锻件微观组织。但是，在根据金属的热加工图制定最佳的锻模速度曲线方面，国内外的研究仍处于空白，这极大地限制了热锻工艺中材料加工性能的进一步提高，并阻碍了我国锻件生产技术的进步。

发明内容